我國(guó)河道采砂現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)河道采砂現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

建筑砂是混凝土的基本組成材料，也是自然界最寶貴的材料。全國(guó)每年建筑砂石用量約為50多億t,砂占1/3-1/2左右。目前我國(guó)大多數(shù)地區(qū)應(yīng)用的砂仍是天然砂,天然砂資源是一種地方資源、是短期內(nèi)不可再生和需長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)?。可以斷?混凝土用砂供需矛盾今后將更為突出,砂的價(jià)格會(huì)越來越高。目前,在有些地區(qū)砂價(jià)高達(dá)110元/t,用砂高峰時(shí)還無砂可用,影響了工程建設(shè)的進(jìn)展。由于砂資源短缺,價(jià)格上漲,在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下,出現(xiàn)了無償、無序、無度的“三無”混亂局面,非法采砂石的現(xiàn)象屢禁不止,河道挖砂影響了堤岸安全、河勢(shì)穩(wěn)定、防汛排洪、水路交通與有關(guān)設(shè)施;古河道中挖砂,形成砂石坑千瘡百孔,毀壞了土地;城市丘陵山地石料場(chǎng)的開采,嚴(yán)重破壞了自然山體的景觀和綠色植被,導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)和城市景觀的破壞。另外,天然砂石在生產(chǎn)、貯存、和運(yùn)輸過程中還造成對(duì)空氣和環(huán)境的污染。同時(shí),也使國(guó)有資源大量流失和浪費(fèi)。2001年8月以來就有東泉、外夾河和灞河3座鐵路大橋由于無序挖砂破壞了橋墩基礎(chǔ)導(dǎo)致塌橋,致使多條鐵路線中斷,給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重?fù)p失。為此,2001年10月25日,國(guó)務(wù)院頒布了《長(zhǎng)江河道采砂管理?xiàng)l例》。2003年5月底,北京市全面關(guān)閉了市行政區(qū)內(nèi)的河道采砂。2003年6月起,蘭州市實(shí)施了城市規(guī)劃區(qū)黃河河道采砂管理暫行規(guī)定。2003年重慶、江西、安徽等省市都相應(yīng)出臺(tái)了河道采砂管理辦法?？偟拇胧┦谴驌魜y采濫挖,采取采砂許可證制度,限時(shí)、限量、限區(qū)域開采。雖然河道采砂得到了初步整頓,但并未從根本解決砂石資源問題。天然砂資源緊缺,尋求替代材料迫在眉睫。1尾礦的存廢改造尾礦是我國(guó)儲(chǔ)存量最多的固體廢棄物,存放數(shù)量驚人。目前共有國(guó)有礦山1萬多座,鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體及個(gè)體礦山28萬個(gè),共存各類尾礦70億t,占有大量土地。以北京周邊地區(qū)為例,就有大型鐵礦、石灰石礦7座,小型礦山幾百座,每年新排放的尾礦就有2040萬t,已存尾礦12.2億t。這些尾礦一般都堆積在礦山的周圍,占用土地、損傷地表,破壞土壤、危害生物,淤塞河床、污染水質(zhì),飛揚(yáng)粉塵、污染大氣,危害很大。另外,尾礦維護(hù)、管理、運(yùn)行費(fèi)用大。據(jù)報(bào)道,我國(guó)每年要花費(fèi)10～15億元堆放尾礦。尾礦作為固體廢棄物是一個(gè)相對(duì)的概念。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,廢物成為資源已被人們接受,資源的二次利用日益被人們所重視。但如此大量的資源,沒有大批量的利用方法也是難以處理的,而如果把尾礦利用與建筑用砂生產(chǎn)結(jié)合起來,把尾礦制成建筑人工砂(以下稱尾礦人工砂),既解決了尾礦的出路問題,又解決了建設(shè)用砂石資源問題,則是一舉兩得的好事。2尾礦人工砂的應(yīng)用研究(1)尾礦是否適宜制人工砂筆者曾按國(guó)標(biāo)GB/T14684-2001《建筑用砂》對(duì)北京地區(qū)的尾礦進(jìn)行了檢驗(yàn),由于人工砂的顆粒級(jí)配、針片狀含量、石粉含量、泥塊含量這些指標(biāo)可以在生產(chǎn)過程中通過改變?cè)O(shè)備和工藝參數(shù)來調(diào)整和控制,對(duì)尾礦能否制人工砂無決定影響,而強(qiáng)度、有害物質(zhì)、堅(jiān)固性以及堿集料反應(yīng)是判定尾礦能否制人工砂的關(guān)鍵,故將此類指標(biāo)分列于表1。從表1可看出,絕大多數(shù)尾礦制成的人工砂材料性質(zhì)是合格的,個(gè)別不適于制人工砂的尾礦可以通過原料選擇來控制。當(dāng)然,從另一方面也說明了,并非所有的尾礦都能用來制人工砂,在生產(chǎn)中還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)原料的檢驗(yàn),以保障人工砂石的質(zhì)量。(2)尾礦人工砂應(yīng)用尾礦人工砂由于其顆粒級(jí)配、粒形甚至顏色都與天然砂有明顯的不同,在全國(guó)使用還很少,大多數(shù)的使用單位還不認(rèn)識(shí)和不接受尾礦人工砂。其實(shí),天津市1987年就在近萬米的工程上使用了首鋼遷安礦山的尾礦人工砂。北京市1996年也在住宅工程、工業(yè)廠房和道橋工程上應(yīng)用了三河的尾礦人工砂。不僅在當(dāng)時(shí)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益,而且目前工程質(zhì)量良好。針對(duì)當(dāng)前大多數(shù)的使用單位還不了解和不掌握尾礦人工砂的情況,北京市在編制人工砂應(yīng)用技術(shù)規(guī)程的過程中,又進(jìn)行了主要是尾礦人工砂的應(yīng)用研究。研究包括了建筑砂漿、普通混凝土、商品混凝土和制品等內(nèi)容,重點(diǎn)放在商品混凝土的應(yīng)用上。為便于普遍的推廣和使用,編制組沒有統(tǒng)一的配比要求,也沒有事先強(qiáng)調(diào)尾礦人工砂使用要求和特點(diǎn),只是選擇了北京市幾個(gè)有代表性的商品混凝土攪拌站和實(shí)驗(yàn)室,選擇了幾個(gè)有代表性的尾礦人工砂源,讓他們根據(jù)自身的認(rèn)識(shí)與經(jīng)驗(yàn)去試配。試驗(yàn)結(jié)果見表2、表3、表4、表5。從表2、表3、表4和表5可看出,尾礦人工砂無論配制普通混凝土、商品混凝土,還是混凝土制品都是可行的。另外,對(duì)尾礦人工砂混凝土的干縮、抗凍、抗?jié)B等長(zhǎng)期耐久性能也進(jìn)行過專門試驗(yàn),完全符合工程要求。而且,水泥用量節(jié)約,和易性滿足,各個(gè)齡期強(qiáng)度保證。尾礦人工砂配制混凝土與天然砂配制混凝土相比有一定的自身特點(diǎn)。2002年11月,首鋼遷安礦在一擋墻工程完全使用尾礦人工砂石科學(xué)配制泵送混凝土,取得了每方混凝土不但節(jié)省了近2t的外購(gòu)天然砂石,而且還節(jié)約水泥150kg的好效果,經(jīng)濟(jì)效益達(dá)40元/m3。目前,其基本建設(shè)工程已全部使用自己的尾礦人工砂石。綜上所述,尾礦做人工砂在技術(shù)上是科學(xué)可行的。3尾礦人工砂應(yīng)用工程情況2002年2月1日開始實(shí)施的國(guó)標(biāo)GB/T14684—2001《建筑用砂》已明確人工砂作為一種建筑用砂,并規(guī)定了人工砂的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則。為配合工程應(yīng)用,上海、北京、重慶、貴州、河南、云南等省市都出臺(tái)了有關(guān)人工砂應(yīng)用工程地方標(biāo)準(zhǔn),據(jù)北京市建設(shè)機(jī)械與材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站對(duì)幾個(gè)尾礦生產(chǎn)線長(zhǎng)達(dá)8a的跟蹤檢查,尾礦人工砂的級(jí)配、粒型可調(diào)和質(zhì)量穩(wěn)定是其最大的特點(diǎn),而尾礦人工砂合理的級(jí)配、粒型正是配制高性能混凝土,提高混凝土密實(shí)度、耐久性和節(jié)約水泥、降低混凝土成本的關(guān)鍵。另外,國(guó)家對(duì)利用尾礦資源也早有鼓勵(lì)政策。例如,對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的原料中摻有不少于30%的煤矸石、石煤、粉煤灰及其它工業(yè)廢渣生產(chǎn)的建材產(chǎn)品,免征增值稅(見財(cái)稅字44號(hào)、20號(hào)、國(guó)經(jīng)貿(mào)字809號(hào)文)。這就是說,如果使用尾礦人工砂石生產(chǎn)商品混凝土及建材制品,就可以享受這一政策。北京市目前已有81家商品混凝土攪拌站和10家礦山生產(chǎn)企業(yè)獲得了免稅認(rèn)定,總免稅額達(dá)1.9億元。4尾礦人工砂為解決砂企業(yè)面臨的主要難題(1)開發(fā)尾礦人工砂不僅僅解決了建筑用砂的資源問題,而且對(duì)提高建筑用砂的質(zhì)量,保證用戶的權(quán)益都有積極的作用。因?yàn)?尾礦人工砂都是機(jī)械化生產(chǎn),有固定的生產(chǎn)場(chǎng)地和比較完善的組織管理,人員素質(zhì)相對(duì)較高,而這些是大多數(shù)天然砂生產(chǎn)企業(yè)缺少的。建筑用砂應(yīng)提供產(chǎn)品合格證在砂石和混凝土相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了若干年,但到目前基本沒有落實(shí)。而通過開發(fā)尾礦人工砂就有可能得到解決,對(duì)提高整個(gè)砂石行業(yè)素質(zhì)有積極的意義。(2)目前,多數(shù)礦山面臨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和企業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的問題。礦石品位逐年降低,與主企業(yè)經(jīng)濟(jì)脫離,使礦山企業(yè)必須解決企業(yè)的生存、資源的二次利用、多余設(shè)備和職工的安置等大問題。而開發(fā)尾礦人工砂則正可以解決這些難題,對(duì)維護(hù)企業(yè)和社會(huì)的穩(wěn)定具有積極的作用,有一定的社會(huì)意義。(3)開發(fā)尾礦人工砂在環(huán)境保護(hù)上的意義就更為明顯,它不僅減少了開采天然砂對(duì)環(huán)境的破壞,而且減少了尾礦本身對(duì)環(huán)境的破壞,變廢為寶,節(jié)約資源,完全符合可持續(xù)發(fā)展的基本國(guó)策。5存在的問題(1)目前尚未明確的規(guī)定,且無明確的標(biāo)準(zhǔn)究竟能否長(zhǎng)期利用尾礦資源作為建筑砂資源是一個(gè)新問題,目前尚無明確的規(guī)定。因此,使得多數(shù)開發(fā)商不敢大膽投入,也沒有長(zhǎng)期規(guī)劃,這樣就制約了尾礦人工砂的發(fā)展,更不利于對(duì)尾礦資源的合理利用及對(duì)環(huán)境的徹底保護(hù)。(2)生產(chǎn)工藝的環(huán)保在利益的驅(qū)動(dòng)下,有些天然砂石生產(chǎn)企業(yè)采用偷盜式的開采方式。“一把鐵鍬一張篩”的生產(chǎn)工藝,既無成本又不上稅,如不嚴(yán)禁,不但攪亂了砂石市場(chǎng)價(jià)格和質(zhì)量。而且,保護(hù)環(huán)境的目的更無法實(shí)現(xiàn)。同時(shí),也嚴(yán)重影響了尾礦人工砂石的開發(fā)應(yīng)用。(3)尾礦人工砂為基材料砂人工砂自然產(chǎn)品,與尾礦人工砂為由于目前多數(shù)使用單位對(duì)尾礦人工砂特點(diǎn)還是不了解,因此不敢用,而反過來由于摸不清市場(chǎng),有的生產(chǎn)企業(yè)也不愿投入必要的設(shè)備,僅用尾礦的原始篩下物就當(dāng)尾礦人工砂來推廣使用,使一些級(jí)配和粒型不好的產(chǎn)品影響了其應(yīng)用效果與尾礦人工砂的聲譽(yù)。(4)尾礦人工砂與天然砂尾礦人工砂目前主要分為兩類。一類是現(xiàn)存的尾砂,這部分尾砂主要是金屬礦在提純過程中留下的,絕大部分很細(xì),細(xì)度模數(shù)在0.8左右。這部分尾砂直接作為混凝土用砂目前存在一定困難,可以直接用做制品或從其排放時(shí)經(jīng)旋流等處理提高其細(xì)度模數(shù)后再用。如前面提到的首鋼遷安礦山公司就是用水力旋流器的辦法生產(chǎn)出細(xì)度模數(shù)為2.6的尾礦人工砂;另一類尾礦人工砂是礦產(chǎn)品的篩下物、低品位的礦石、圍巖經(jīng)機(jī)械破碎、篩分加工的機(jī)制砂。這類尾礦人工砂與其他機(jī)制砂一樣,主要特點(diǎn)是基本為中粗砂,細(xì)度模數(shù)在2.6～3.6之間,顆粒級(jí)配穩(wěn)定,含有一定量的石粉,粒型多呈三角體或方矩體,表面粗糙,棱角尖銳。人工砂的石粉是加工前經(jīng)除土處理,加工后形成粒徑小于75μm,其礦物組成和化學(xué)成分與被加工母巖相同的物質(zhì)。雖同是小于75μm的顆粒,但尾礦人工砂的石粉與天然砂中的泥成分不同、粒徑分布不同、在混凝土中所起的作用亦不同。由于尾礦礦源的不同、生產(chǎn)加工尾礦人工砂的設(shè)備和工藝不同,生產(chǎn)出的尾礦人工砂粒型、級(jí)配和石粉含量可能會(huì)有區(qū)別,但只要能滿足國(guó)標(biāo)中對(duì)人工砂的全部技術(shù)指標(biāo),使用單位就可以在混凝土和砂漿中放心大膽使用。而達(dá)不到國(guó)標(biāo)技術(shù)要求的,決不能遷就使用,因?yàn)槲驳V人工砂的粒型、級(jí)配和石粉含量都是可以調(diào)整和改進(jìn)的。在這一點(diǎn)上,尾礦人工砂與天然砂有著根本的區(qū)別。而正是具有這些特點(diǎn),才使尾礦人工砂在配制混凝土?xí)r,砂石之間、砂石與水泥之間的結(jié)合好,密實(shí)度高,彌補(bǔ)了簡(jiǎn)單使用尾礦人工砂配制混凝土的和易性稍差、需水量大帶來的不足。(5)砂質(zhì)量影響混凝土質(zhì)量的因素目前在建筑用砂問題上有些傳統(tǒng)觀念影響了尾礦人工砂這一新產(chǎn)品和新技術(shù)的推廣應(yīng)用。概括起來,一是砂石多得是;二是砂石質(zhì)量無關(guān)緊要;三是砂石用不著搞研究,對(duì)砂石的科研、生產(chǎn)與使用不予重視,認(rèn)為出不了大問題。而實(shí)際上這幾方面的問題相當(dāng)嚴(yán)重。首先,砂石在短期內(nèi)是不可再生資源,我國(guó)大規(guī)模的混凝土生產(chǎn)歷史才二、三十年。目前,全國(guó)一半以上省市的建筑用砂石已捉襟見肘,由于無序挖砂引發(fā)的對(duì)環(huán)境的破壞、對(duì)河道和橋梁所產(chǎn)生危害與重大事故屢見報(bào)端。由于砂石質(zhì)量差而導(dǎo)致的重大工程事故也時(shí)有發(fā)生。而且,砂石質(zhì)量引發(fā)的工程質(zhì)量問題往往在短期內(nèi)無法發(fā)現(xiàn),砂石質(zhì)量差通常影響的是工程的長(zhǎng)期耐久性。特別要引起注意的是,前些年的天然砂石質(zhì)量較好,思想上的忽視還不會(huì)太影響混凝土的質(zhì)量。砂石質(zhì)量明顯下降和混亂是近幾年的事,如不注意防范,日后問題將會(huì)日益嚴(yán)重。隨著混凝土技術(shù)的迅速發(fā)展,現(xiàn)代混凝土對(duì)砂的質(zhì)量要求則越來越高,特別是高性能混凝土(HPC)對(duì)骨料的要求很嚴(yán),我國(guó)混凝土方面的專家把砂石骨料的質(zhì)量視為制約我國(guó)混凝土發(fā)展的瓶頸;分析認(rèn)為,中國(guó)混凝土質(zhì)量不如西方的主要原因是砂石的質(zhì)量差;警告說,如果骨料品質(zhì)低劣與離散性大的現(xiàn)狀得不到改善,HPC就不可能實(shí)施?，F(xiàn)在能滿足其要求的天然砂數(shù)量越來越少,造成水泥浪費(fèi)和混凝土的質(zhì)量差,尤其是對(duì)混凝土的耐久性影響最大。而恰恰建筑工程壽命是百年大計(jì)和千年大計(jì)的問題。因此,砂石質(zhì)量不容忽視。如果說天然砂石需要研究的技術(shù)問題不多還有情可原的話,人工砂也不需要研究就錯(cuò)了。人工砂在很多方面需要深入細(xì)致的研究,很多問題還需要從理論上解釋清楚。從混凝土發(fā)展趨勢(shì)分析,